KR102564563B1 - Memory system and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 기술은 전자 장치에 관한 것으로, 향상된 신뢰성을 갖는 메모리 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 본 기술에 따른 복수의 메모리 블록을 포함하는 반도체 메모리 장치를 제어하는 컨트롤러의 동작 방법은, 상기 복수의 메모리 블록들 중 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 단계, 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드하는 단계 및 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트들의 개수가 제1 기준값 보다 작거나 같으면, 상기 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 상기 반도체 메모리 장치에 전송하는 단계를 포함한다.The present technology relates to an electronic device, and relates to a memory system having improved reliability and an operating method thereof. A method of operating a controller for controlling a semiconductor memory device including a plurality of memory blocks according to the present technology includes a program command and a program address for performing a program operation on at least one page included in an open block among the plurality of memory blocks. If the generating step, the reading step of at least one page of data, and the number of fail bits included in the at least one page of data are less than or equal to a first reference value, the program command and program address are transferred to the semiconductor memory Sending to the device.
Description
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 메모리 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device, and more particularly, to a memory system and an operating method thereof.
메모리 시스템(MEMORY SYSTEM)은 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 스마트폰과 같은 디지털 기기들의 데이터 저장 장치로 널리 사용되고 있다. 이러한 메모리 시스템은 데이터가 저장되는 반도체 메모리 장치와 메모리 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 디지털 기기들은 메모리 시스템의 호스트(host)로 동작하고, 컨트롤러는 호스트와 반도체 메모리 장치 사이에서 커맨드 및 데이터를 전송한다.A memory system (MEMORY SYSTEM) is widely used as a data storage device for digital devices such as computers, digital cameras, MP3 players, and smart phones. Such a memory system may include a semiconductor memory device for storing data and a controller for controlling the memory device. Digital devices operate as a host of the memory system, and the controller transmits commands and data between the host and the semiconductor memory device.
반도체 메모리 장치(semiconductor memory device)는 실리콘(Si, silicon), 게르마늄(Ge, Germanium), 비화 갈륨(GaAs, gallium arsenide), 인화인듐(InP, indium phospide) 등과 같은 반도체를 이용하여 구현되는 기억장치이다. 반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 메모리 장치(Volatile memory device)와 불휘발성 메모리(Nonvolatile memory device)로 구분된다.A semiconductor memory device is a memory device implemented using semiconductors such as silicon (Si, silicon), germanium (Ge, Germanium), gallium arsenide (GaAs), and indium phospide (InP). am. Semiconductor memory devices are largely classified into volatile memory devices and nonvolatile memory devices.
휘발성 메모리 장치는 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 메모리 장치이다. 휘발성 메모리 장치에는 SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM) 등이 있다. 불휘발성 메모리 장치는 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 메모리 장치이다. 불휘발성 메모리 장치에는 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등이 있다. 플래시 메모리는 크게 노어 타입과 낸드 타입으로 구분된다.A volatile memory device is a memory device in which stored data is lost when power supply is cut off. Volatile memory devices include static RAM (SRAM), dynamic RAM (DRAM), and synchronous DRAM (SDRAM). A nonvolatile memory device is a memory device that maintains stored data even when power supply is cut off. Non-volatile memory devices include read only memory (ROM), programmable ROM (PROM), electrically programmable ROM (EPROM), electrically erasable and programmable ROM (EEPROM), flash memory, phase-change RAM (PRAM), and magnetic RAM (MRAM). , RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM), and the like. Flash memory is largely classified into a NOR type and a NAND type.
본 발명의 실시 예는 향상된 신뢰성을 갖는 메모리 시스템 및 그 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a memory system having improved reliability and an operating method thereof.
본 발명의 실시 예에 따른 복수의 메모리 블록을 포함하는 반도체 메모리 장치를 제어하는 컨트롤러의 동작 방법은, 상기 복수의 메모리 블록들 중 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 단계, 상기 프로그램 어드레스에 대응하는 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드하는 단계 및 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트들의 개수가 제1 기준값 보다 작거나 같으면, 상기 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 상기 반도체 메모리 장치에 전송하는 단계를 포함한다.A method of operating a controller for controlling a semiconductor memory device including a plurality of memory blocks according to an embodiment of the present invention includes a program command for performing a program operation on at least one page included in an open block among the plurality of memory blocks. and generating a program address, reading data of at least one page corresponding to the program address, and when the number of fail bits included in the data of the at least one page is less than or equal to a first reference value, the program and transmitting a command and a program address to the semiconductor memory device.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 메모리 블록을 포함하는 반도체 메모리 장치를 제어하는 컨트롤러는, 상기 복수의 메모리 블록의 상태인 메모리 블록 상태 정보를 관리하는 메모리 블록 관리부 및 상기 메모리 블록 상태 정보를 기초로 상기 복수의 메모리 블록 중 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 프로그램 동작을 수행하기 전 또는 상기 프로그램 동작을 수행한 후 상기 오픈 블록에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하는 프로세서 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a controller for controlling a semiconductor memory device including a plurality of memory blocks may include a memory block management unit that manages memory block state information, which is a state of the plurality of memory blocks, and a memory block state information based on the memory block state information. and a processor performing a fail bit check operation on the open block before or after performing a program operation on at least one page included in an open block among the plurality of memory blocks.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 메모리 시스템의 동작 방법은, 프로그램 동작을 수행하기 전 프로그램 할 메모리 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 대한 제1 페일 비트 체크 동작을 수행하는 단계, 상기 제1 페일 비트 체크 동작 결과에 따라 상기 프로그램 동작을 수행하는 단계, 상기 프로그램 동작에 따라 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 제2 페일 비트 동작을 수행하는 단계 및 상기 제2 페일 비트 체크 동작 결과에 따라 상기 메모리 블록에 저장된 데이터를 상기 메모리 블록 이외의 메모리 블록에 저장하는 단계를 포함한다.A method of operating a memory system according to another embodiment of the present invention includes performing a first fail bit check operation on at least one page included in a memory block to be programmed before performing a program operation; Performing the program operation according to a result of the check operation, performing a second fail bit operation on at least one page programmed according to the program operation, and storing the memory block according to the result of the second fail bit check operation. and storing stored data in a memory block other than the memory block.
본 발명의 실시 예에 따르면, 향상된 신뢰성을 갖는 메모리 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a memory system having improved reliability and an operating method thereof are provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메모리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 메모리 셀 어레이에 포함된 메모리 블록들의 상태들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 컨트롤러의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 1의 반도체 메모리 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4의 메모리 셀 어레이의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 메모리 셀 어레이의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 메모리 셀 어레이의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨트롤러 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 8의 페일 비트 체크 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로그램 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 도 10의 페일 비트 체크 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 메모리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 1의 컨트롤러를 구현하기 위한 일 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 15는 도 14의 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템의 응용 예를 보여주는 블록도이다.
도 16은 도 15을 참조하여 설명된 메모리 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a memory system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining states of memory blocks included in the memory cell array of FIG. 1 .
Figure 3 is a block diagram showing the structure of the controller of Figure 1;
FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the semiconductor memory device of FIG. 1 .
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the memory cell array of FIG. 4 .
FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the memory cell array of FIG. 4 .
FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment of the memory cell array of FIG. 4 .
8 is a flowchart illustrating a controller operation according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart for explaining the fail bit check operation of FIG. 8 .
10 is a flowchart illustrating a program operation according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a fail bit check operation of FIG. 10 .
12 is a flowchart illustrating an operation of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
13 is a diagram for describing an operation of a memory system according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
14 is a block diagram showing an embodiment for implementing the controller of FIG. 1 .
FIG. 15 is a block diagram illustrating an application example of a memory system including the controller of FIG. 14 .
FIG. 16 is a block diagram illustrating a computing system including the memory system described with reference to FIG. 15 .
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in the present specification or application are only exemplified for the purpose of explaining the embodiment according to the concept of the present invention, and the implementation according to the concept of the present invention Examples may be embodied in many forms and should not be construed as limited to the embodiments described in this specification or application.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments according to the concept of the present invention may be applied with various changes and may have various forms, so specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, e.g., without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be termed a second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle. Other expressions describing the relationship between elements, such as "between" and "directly between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 서술된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but one or more other features or numbers However, it should be understood that it does not preclude the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly convey the gist of the present invention without obscuring it by omitting unnecessary description.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 메모리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a memory system.
메모리 시스템은 반도체 메모리 장치(100) 및 컨트롤러(200)를 포함한다.The memory system includes a
반도체 메모리 장치(100)는 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 수직형 낸드 플래시 메모리(Vertical NAND flash memory), 노아 플래시 메모리(NOR flash memory), 저항성 램(resistive random access memory: RRAM), 상변화 메모리(phase-change memory: PRAM), 자기저항 메모리(magnetoresistive random access memory: MRAM), 강유전체 메모리(ferroelectric random access memory: FRAM), 스핀주입 자화반전 메모리(spin transfer torque random access memory: STT-RAM) 등이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 반도체 메모리 장치(100)는 3차원 어레이 구조(three-dimensional array structure)로 구현될 수 있다. 본 발명은 전하 저장층이 전도성 부유 게이트(floating gate; FG)로 구성된 플래시 메모리 장치는 물론, 전하 저장층이 절연막으로 구성된 차지 트랩형 플래시(charge trap flash; CTF)에도 적용될 수 있다. The
반도체 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(110) 및 메모리 셀 어레이(110)를 구동하기 위한 주변 회로(120)를 포함한다. 메모리 셀 어레이(110)는 복수의 불휘발성 메모리 셀들을 포함한다.The
주변 회로(120)는 컨트롤러(200)의 제어에 응답하여 동작한다. 주변 회로(120)는 컨트롤러(200)의 제어에 응답하여, 메모리 셀 어레이(110)에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 동작을 수행할 수 있다. 주변 회로(120)는 메모리 셀 어레이(110)로부터 데이터를 읽기 위한 리드 동작을 수행할 수 있다. 주변 회로(120)는 메모리 셀 어레이(110)에 저장된 데이터를 소거하는 소거 동작을 수행할 수 있다.The
실시 예에서, 반도체 메모리 장치(100)의 읽기 동작 및 프로그램 동작은 페이지 단위로 수행될 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)의 소거 동작은 메모리 블록 단위로 수행될 수 있다.In an embodiment, a read operation and a program operation of the
프로그램 동작 시, 주변 회로(120)는 컨트롤러(200)로부터 프로그램 동작을 나타내는 커맨드, 물리 블록 어드레스(physical block address, PBA) 및 쓰기 데이터를 수신할 수 있다. 주변회로(120)는 물리 블록 어드레스(PBA)에 의해 하나의 메모리 블록과 해당 메모리 블록에 포함된 하나의 페이지가 선택되면, 선택된 페이지에 데이터를 프로그램 할 수 있다.During a program operation, the
읽기 동작 시, 주변 회로(120)는 컨트롤러(200)로부터 읽기 동작을 나타내는 커맨드(이하, 읽기 커맨드), 물리 블록 어드레스(PBA)를 수신할 수 있다. 주변 회로(120)는 물리 블록 어드레스(PBA)에 의해 선택된 하나의 메모리 블록과 그것에 포함된 하나의 페이지로부터 데이터를 읽고, 읽어진 데이터를 컨트롤러(200)로 출력할 수 있다.During a read operation, the
소거 동작 시에, 주변 회로(120)는 컨트롤러(200)로부터 소거 동작을 나타내는 커맨드 및 물리 블록 어드레스(PBA)를 수신할 수 있다. 물리 블록 어드레스(PBA)는 하나의 메모리 블록을 특정할 수 있다. 주변 회로(120)는 물리 블록 어드레스(PBA)에 대응하는 메모리 블록의 데이터를 소거할 수 있다.During an erase operation, the
컨트롤러(200)는 반도체 메모리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 컨트롤러(200)는 외부 호스트(host)로부터의 요청에 응답하여 반도체 메모리 장치(100)를 액세스할 수 있다. 컨트롤러(200)는 외부 호스트(host)로부터의 요청에 따라 반도체 메모리 장치(100)를 커맨드한다. The
실시 예로서, 컨트롤러(200)는 프로그램 동작, 읽기 동작 또는 소거 동작 등을 수행하도록 반도체 메모리 장치(100)를 제어할 수 있다. 프로그램 동작 시, 컨트롤러(200)는 프로그램 커맨드, 어드레스 및 데이터를 채널을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 제공할 것이다. 읽기 동작 시, 컨트롤러(200)는 읽기 커맨드 및 어드레스를 채널을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 소거 동작 시, 컨트롤러(200)는 소거 커맨드 및 어드레스를 채널을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다.As an example embodiment, the
컨트롤러(200)는 메모리 블록 관리부(270)를 더 포함할 수 있다. 프로그램 동작 시, 컨트롤러(200)는 외부 호스트(host)의 요청(request)에 따라 데이터를 저장하기 위한 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성한다. 컨트롤러(200)는 메모리 블록 관리부(270)에 포함된 메모리 블록 정보를 기초로 프로그램 어드레스를 생성할 수 있다.The
메모리 블록 관리부(270)는 반도체 메모리 장치(100)의 메모리 셀 어레이(110)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 상태 정보인 메모리 블록 정보를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 메모리 블록 정보는 불량 메모리 블록들의 정보인 베드 블록 정보(bad block information), 데이터를 저장할 공간이 남아있는 메모리 블록들의 정보인 오픈 블록 정보(open block information), 데이터가 저장되지 않은 메모리 블록들의 정보인 프리 블록 정보(free block information) 및 데이터를 저장할 공간이 남아 있지 않은 메모리 블록들의 정보인 기입 완료 블록 정보(closed block information) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The memory
컨트롤러(200)는 메모리 블록 관리부(270)에 포함된 메모리 블록 정보를 기초로 오픈 블록(open block) 또는 프리 블록(free block) 중 어느 하나의 메모리 블록에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 어드레스를 생성할 수 있다.The
하나의 메모리 블록은 복수의 페이지들을 포함할 수 있다. 메모리 블록에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 동작이 수행됨에 따라 데이터가 기입된 페이지들과 데이터가 기입되지 않은 페이지들이 하나의 메모리 블록 내에 공존할 수 있다. 특히 하나의 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트를 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)로 구성되는 경우에는 오픈 블록이 지속적으로 발생할 수 있다. 오픈 블록에 대한 프로그램 동작을 수행하는 경우, 메모리 장치의 신뢰성을 확보하기 위해 P/E사이클링 수를 이용하거나, 복잡한 알고리즘에 의한 프로그램 동작이 요구될 수 있다. One memory block may include a plurality of pages. As a program operation for storing data in a memory block is performed, pages in which data is written and pages in which data are not written may coexist in one memory block. In particular, when one memory cell is composed of a triple level cell (TLC) storing three data bits, open blocks may continuously occur. When performing a program operation on an open block, a P/E cycling number may be used or a program operation using a complicated algorithm may be required to secure reliability of a memory device.
본 발명의 실시 예에서는 오픈 블록에 대한 프로그램 동작 전 및/또는 프로그램 동작 후에 프로그램 동작을 수행할 페이지 또는 프로그램 동작이 수행된 페이지에 대한 페일 비트를 체크하여, 오픈 블록에 대한 신뢰성을 보장할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 프로그램 동작을 수행할 페이지 또는 프로그램 동작이 수행된 페이지에 기 설정된 기준 값을 초과하는 페일 비트들이 포함되면, 해당 메모리 블록을 기입 완료 블록(closed block)으로 설정하거나 베드 블록(bad block)으로 설정하여 메모리 블록을 관리함으로써 오픈 블록의 신뢰성을 보장할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reliability of an open block can be guaranteed by checking the fail bit of the page on which the program operation is performed or the page on which the program operation is performed before and/or after the program operation on the open block. . In an embodiment of the present invention, when a page to perform a program operation or a page on which a program operation is performed includes fail bits exceeding a predetermined reference value, the corresponding memory block is set as a closed block or a bad block ( bad block) to manage the memory block, the reliability of the open block can be guaranteed.
본 발명의 실시 예에 따르면, 메모리 시스템은 프로그램 동작을 수행하기 전 또는 프로그램 동작을 수행한 후 적어도 한번 이상의 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 또는 메모리 시스템은 프로그램 동작을 수행하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하고, 프로그램 동작을 수행한 뒤에 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대해 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the memory system may perform at least one fail bit check operation before performing a program operation or after performing a program operation. Alternatively, the memory system may perform a fail bit check operation on at least one page to be programmed before performing the program operation, and may perform a fail bit check operation on at least one programmed page after performing the program operation.
실시 예에서, 컨트롤러(200)는 페일 비트 체크 동작의 결과에 따라 메모리 블록 관리부(270)에 포함된 메모리 블록 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 동작의 수행이 완료되어 더 이상 저장할 공간이 남아 있지 않은 메모리 블록들이 기입 완료 블록 정보에 포함되도록 메모리 블록 정보를 갱신할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 페일 비트 수가 기준 값을 초과하는 메모리 블록들이 베드 블록 정보에 포함되도록 메모리 블록 정보를 갱신 할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 소거 동작을 완료한 메모리 블록들이 프리 블록 정보에 포함되도록 메모리 블록 정보를 갱신 할 수 있다.In an embodiment, the
본 발명의 일 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 프로그램 커맨드를 전송하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치(100)에 전송하고, 그 결과에 따라 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하는지 판단할 수 있다. 판단 결과 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하면, 컨트롤러(200)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 상태를 기입 완료 블록으로 설정하고, 다른 메모리 블록에 프로그램 하기 위한 프로그램 어드레스를 다시 생성할 수 있다. 컨트롤러(200)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면, 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 반도체 메모리 장치(100)에 전송할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시 예에서, 반도체 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 수신하지 않고, 프로그램 동작을 수행하기 전에 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 반도체 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 프로그램 커맨드를 수신하면, 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하면, 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 컨트롤러(200)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 상태를 기입 완료 블록으로 설정하고, 다른 메모리 블록에 프로그램 하기 위한 프로그램 어드레스를 다시 생성하여 반도체 메모리 장치(100)에 전송할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면, 수신된 프로그램 커맨드에 따라 프로그램 동작을 수행할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치(100)에 전송하고, 그 결과에 따라 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 컨트롤러(200)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키는 동작을 수행하고, 해당 메모리 블록의 상태를 베드 블록으로 설정할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 해당 메모리 블록을 소거하고 메모리 블록의 상태를 소거 상태로 설정할 수 있다. 컨트롤러(200)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면 페일 비트 체크 동작을 종료한다.In another embodiment of the present invention, when the program operation is completed, the
본 발명의 다른 실시 예에서 반도체 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 수신하지 않고, 프로그램 동작 후에 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 컨트롤러(200)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키는 동작을 수행하고, 해당 메모리 블록의 상태를 베드 블록으로 설정할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 해당 메모리 블록을 소거하고 메모리 블록의 상태를 소거 상태로 설정할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면, 프로그램 동작을 종료할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
다양한 실시 예에서, 반도체 메모리 장치(100) 또는 컨트롤러(200)는 프로그램 동작을 수행하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하고, 프로그램 동작을 수행한 뒤에 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대해 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다.In various embodiments, the
도 2는 도 1의 메모리 셀 어레이에 포함된 메모리 블록들의 상태들을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining states of memory blocks included in the memory cell array of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 메모리 셀 어레이(110)는 복수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 복수의 메모리 블록들은 데이터를 저장할 공간의 유무에 따라 복수의 상태들로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
하나의 메모리 블록은 복수의 페이지들을 포함할 수 있다. 하나의 페이지는 하나의 워드 라인에 연결된 메모리 셀들(미도시)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 메모리 블록(BLK1) 내지 제3 메모리 블록(BLK3)은 각각 제1 페이지 내지 제m 페이지(PG1~PGm)를 포함할 수 있다. 각 페이지에 포함된 메모리 셀들은 메모리 셀들은 각각 하나의 데이터 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC), 두 개의 데이터 비트들을 저장하는 멀티 레벨 셀(Multi Level Cell; MLC) 또는 세 개의 데이터 비트들을 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC) 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 메모리 셀들은 각각 네 개의 데이터 비트를 저장하는 쿼드 레벨 셀(Quad- Level Cell; QLC) 일 수 있다. 실시 예에서, 메모리 셀에 네 개를 초과하는 데이터 비트들이 저장될 수도 있다.One memory block may include a plurality of pages. One page may include memory cells (not shown) connected to one word line. For example, each of the first to third memory blocks BLK1 to BLK3 may include first to mth pages PG1 to PGm. The memory cells included in each page are single-level cells (SLC) each storing one data bit, multi-level cells (MLC) storing two data bits, or three memory cells. It may be composed of any one of triple level cells (TLC) that stores data bits. In various embodiments, each of the memory cells may be a quad-level cell (QLC) that stores four data bits. In an embodiment, more than four data bits may be stored in a memory cell.
제1 메모리 블록(BLK1)은 기입 완료 상태(closed)인 메모리 블록(이하 기입 완료 블록이라 한다)이다. 기입 완료 상태인 제1 메모리 블록(BLK1)에 포함된 모든 페이지들(PG1~PGm)은 데이터를 저장하고 있다. 따라서, 제1 메모리 블록(BLK1)에는 데이터가 더 이상 저장될 수 없다.The first memory block BLK1 is a memory block (hereinafter referred to as a write completion block) in a write completion state (closed). All of the pages PG1 to PGm included in the first memory block BLK1 in the writing complete state store data. Therefore, data cannot be stored any more in the first memory block BLK1.
제2 메모리 블록(BLK2)은 기입 가능 상태(open)인 메모리 블록(이하 오픈 블록이라 한다)이다. 오픈 블록은 일부 페이지들에는 데이터가 저장되어 있고, 나머지 페이지들에는 데이터가 저장되지 않은 상태를 갖는 메모리 블록일 수 있다. 제2 메모리 블록(BLK2)의 제1 내지 제3 페이지(PG1~PG3)에는 데이터가 저장되어 있고, 나머지 페이지들에는 저장된 데이터가 없으므로 새로운 데이터를 저장할 수 있다. 데이터가 저장되지 않은 페이지들에 포함된 메모리 셀들은 소거 상태의 문턱전압을 가질 수 있다.The second memory block BLK2 is a memory block (hereinafter referred to as an open block) in a writable state (open). An open block may be a memory block having a state in which data is stored in some pages and data is not stored in other pages. Since data is stored in the first to third pages PG1 to PG3 of the second memory block BLK2 and there is no stored data in the other pages, new data can be stored. Memory cells included in pages in which data is not stored may have threshold voltages in an erase state.
제3 메모리 블록(BLK3)은 프리 상태(free)인 메모리 블록(이하 프리 블록이라 한다)이다. 프리 블록에 포함된 모든 페이지들은 데이터가 저장될 수 있다. 프리 블록에 포함된 메모리 셀들은 소거 상태의 문턱 전압을 가질 수 있다.The third memory block BLK3 is a free memory block (hereinafter referred to as a free block). Data may be stored in all pages included in the free block. Memory cells included in the free block may have threshold voltages in an erase state.
메모리 셀 어레이(100)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 상태들은 도 1을 참조하여 설명한 컨트롤러(200)의 메모리 블록 관리부(270)에 메모리 블록 정보로 저장될 수 있다. 메모리 블록 정보는 복수의 메모리 블록들의 상태들이 변경됨에 따라 갱신될 수 있다.The states of the plurality of memory blocks included in the
도 3은 도 1의 컨트롤러의 구조를 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a block diagram showing the structure of the controller of Figure 1;
도 3을 참조하면, 컨트롤러(200)는 호스트 및 반도체 메모리 장치에 연결된다. 호스트로부터의 요청에 응답하여, 컨트롤러(200)는 반도체 메모리 장치를 액세스하도록 구성된다. 예를 들면, 컨트롤러(200)는 반도체 메모리 장치의 읽기 동작, 프로그램 동작, 그리고 소거 동작을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(200)는 반도체 메모리 장치 및 호스트 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 컨트롤러(200)는 반도체 메모리 장치를 제어하기 위한 펌웨어(firmware)를 구동하도록 구성된다. 반도체 메모리 장치(200)는 플래시 메모리 장치를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the
컨트롤러(200)는 내부 버스(210), 프로세서(220), 저장부(230), 에러 정정 회로 블록(ECC)(240), 메모리 인터페이스(250), 호스트 인터페이스(260), 그리고 메모리 블록 관리부(270)를 포함할 수 있다.The
내부 버스(210)는 컨트롤러(200)의 구성요소들 사이에 채널을 제공하도록 구성된다. 예시적으로, 내부 버스(210)는 커맨드 및 데이터를 전송하기 위한 공통 채널일 수 있다. 다양한 실시 예에서, 내부 버스(210)는 커맨드 및 데이터를 각각 전송하기 위한 커맨드 채널 및 데이터 채널을 포함할 수 있다.
프로세서(220)는 컨트롤러(200)의 제반 동작을 제어하도록 구성된다. 프로세서(220)는 컨트롤러(200)에서 구동되는 소프트웨어 및 펌웨어를 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(220)는 플래시 변환 레이어(Flash Translation Layer, FTL)와 같은 펌웨어를 운용하도록 구성된다. 플래시 변환 레이어(FTL)는 반도체 메모리 장치(100)를 제어하기 위한 다양한 수단들을 제공한다. 플래시 변환 레이어(FTL)는 논리 블록 어드레스(Logical Block Address)를 물리 블록 어드레스(Physical Block Address)로 변환할 수 있다. 플래시 변환 레이어(FTL)는 논리 블록 어드레스(Logical Block Address) 및 물리 블록 어드레스(Physical Block Address) 사이의 맵핑(mapping) 관계에 대한 정보를 테이블화하여 유지한다. 실시 예에서, 플래시 변환 레이어(FTL)는 반도체 메모리 장치(100)의 메모리 블록들의 프로그램 및 소거 횟수가 균일화되도록 제어하는 수단을 제공한다. 예를 들면, 플래시 변환 레이어(FTL)는 마모도 관리(wear leveling) 수단을 제공할 수 있다. 플래시 변환 레이어(FTL)는 반도체 메모리 장치(100)의 소거 횟수를 최소화시키기 위한 수단을 제공한다. 예를 들면, 플래시 변환 레이어(FTL)는 머지(merge), 가비지 컬렉션(garbage collection) 및 카피 백(copy back) 등과 같은 제어 수단을 제공한다.The
프로세서(220)는 호스트로부터 호스트 인터페이스(260)를 통해 요청(request)을 수신하면 해당 요청에 대응하는 물리 블록 어드레스(Physical Block Address)를 생성할 수 있다.When receiving a request from the host through the
프로세서(220)는 호스트의 요청에 포함된 논리 블록 어드레스(Logical Block Address)를 물리 블록 어드레스(Physical Block Address)로 변환할 수 있다. The
호스트로부터의 요청이 프로그램 요청일 때, 호스트로부터 프로그램 데이터가 수신될 수 있다. 프로세서(220)는 물리 블록 어드레스, 프로그램 데이터, 그리고 프로그램 요청에 대응하는 프로그램 커맨드를 저장부(230)에 저장할 수 있다. 저장부(230)에 저장된 프로그램 커맨드, 물리 블록 어드레스 및 프로그램 데이터는 메모리 인터페이스(250)을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 전송될 수 있다.When the request from the host is a program request, program data may be received from the host. The
호스트로부터의 요청이 읽기 요청일 때, 프로세서(220)는 물리 블록 어드레스 및 읽기 요청에 대응하는 읽기 커맨드를 저장부(230)에 저장할 수 있다. 저장부(230)에 저장된 읽기 커맨드 및 물리 블록 어드레스는 메모리 인터페이스(250)을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 전송될 것이다. 반도체 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 수신한 물리 블록 어드레스에 대응하는 메모리 셀들을 엑세스 하고, 해당 메모리 셀들에 저장된 데이터를 읽어 내어 컨트롤러(200)로 전송할 수 있다.When the request from the host is a read request, the
호스트로부터의 요청이 소거 요청일 때, 프로세서(220)는 물리 블록 어드레스 및 소거 요청에 대응하는 소거 커맨드를 저장부(230)에 저장할 수 있다. 저장부(230)에 저장된 소거 커맨드 및 물리 블록 어드레스는 메모리 인터페이스(250)을 통해 반도체 메모리 장치(100)에 전송될 것이다. 반도체 메모리 장치(100)는 컨트롤러(200)로부터 수신한 물리 블록 어드레스에 대응하는 메모리 블록을 소거할 수 있다.When the request from the host is an erase request, the
저장부(230)는 프로세서(220)의 워킹 메모리(working memory)로 이용될 수 있다. 또는, 반도체 메모리 장치(100) 및 호스트 사이의 버퍼 메모리(buffer memory)로 이용될 수 있다. 실시 예에서, 저장부(230)는 반도체 메모리 장치(100) 및 호스트 사이의 캐시 메모리로 이용될 수 있다. 또한, 반도체 메모리 장치(100)로부터 입력된 데이터를 임시 저장하는 버퍼로 사용될 수도 있다. 예시적으로, 저장부는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM), PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM), 노어 플래시 메모리 등과 같이, 랜덤 액세스가 가능한 다양한 메모리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
에러 정정 블록(error correction code; ECC)(240)은 반도체 메모리 장치(100)로부터 읽어진 데이터의 오류를 검출하고, 정정하도록 구성될 수 있다.The error correction code (ECC) 240 may be configured to detect and correct errors in data read from the
메모리 인터페이스(250)는 반도체 메모리 장치(100)와 통신하기 위한 프로토콜을 포함한다. 예를 들면, 메모리 인터페이스(250)는 낸드(NAND) 인터페이스, 노어(NOR) 인터페이스 등과 같은 플래시 인터페이스들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
호스트 인터페이스(260)는 호스트(HOST) 및 컨트롤러(200) 사이의 데이터 교환을 수행하기 위한 프로토콜을 포함한다. 예시적으로, 컨트롤러(200)는 USB(Universal Serial Bus) 프로토콜, MMC(multimedia card) 프로토콜, PCI(peripheral component interconnection) 프로토콜, PCI-E(PCI-express) 프로토콜, ATA(Advanced Technology Attachment) 프로토콜, Serial-ATA 프로토콜, Parallel-ATA 프로토콜, SCSI(smallcomputer small interface) 프로토콜, ESDI(enhanced small disk interface) 프로토콜, 그리고 IDE(Integrated Drive Electronics) 프로토콜 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 외부(호스트)와 통신하도록 구성된다.The
메모리 블록 관리부(270)는 반도체 메모리 장치(100)에 포함된 메모리 셀 어레이(110)의 메모리 블록들을 관리한다. 메모리 블록 관리부(270)는 각 메모리 블록의 상태를 나타내는 메모리 블록 정보를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 메모리 블록 정보는 불량 메모리 블록들의 정보인 베드 블록 정보(bad block information), 데이터를 저장할 공간이 남아있는 메모리 블록들의 정보인 오픈 블록 정보(open block information), 데이터가 저장되지 않은 메모리 블록들의 정보인 프리 블록 정보(free block information) 및 데이터를 저장할 공간이 남아 있지 않은 메모리 블록들의 정보인 기입 완료 블록 정보(closed block information) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
프로세서(220)는 메모리 블록 관리부(270)에 저장된 메모리 블록 정보를 기초로 물리 블록 어드레스(Physical Block Address)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(220)는 기입 완료 블록과 베드 블록을 제외한 오픈 블록 또는 프리 블록에 포함된 메모리 셀들의 어드레스를 데이터를 저장할 물리 블록 어드레스로 생성할 수 있다.The
실시 예에서, 프로세서(220)는 페일 비트 체크 동작의 결과에 따라 메모리 블록 관리부(270)에 포함된 메모리 블록 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 프로그램 동작의 수행이 완료되어 더 이상 저장할 공간이 남아 있지 않은 메모리 블록들의 상태를 기입 완료 상태로 설정하기 위해 메모리 블록 관리부(270)를 제어할 수 있다. 또는 프로세서(220)는 페일 비트 수가 제1 기준 값을 초과하는 메모리 블록들의 상태를 기입 완료 상태로 상태로 설정하기 위해 메모리 블록 관리부(270)를 제어할 수 있다. 실시 예에서, 프로세서(220)는 페일 비트 수가 제2 기준 값을 초과하는 메모리 블록들을 베드 블록으로 설정하기 위해 메모리 블록 관리부(270)를 제어할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 소거 동작을 완료한 메모리 블록들을 프리 블록 상태로 설정하기 위해 메모리 블록 관리부(270)를 제어할 수 있다.In an embodiment, the
본 발명의 일 실시 예에서, 프로세서(220)는 프로그램 커맨드를 전송하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치(100)에 전송하고, 그 결과에 따라 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하는지 판단할 수 있다. 판단 결과 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하면, 프로세서(220)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 상태를 기입 완료 블록으로 설정하고, 다른 메모리 블록에 프로그램 하기 위한 프로그램 어드레스를 다시 생성할 수 있다. 프로세서(220)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면, 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 반도체 메모리 장치에 전송할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시 예에서, 반도체 메모리 장치는 컨트롤러(200)로부터 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 수신하지 않고, 프로그램 동작을 수행하기 전에 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 반도체 메모리 장치는 컨트롤러(200)로부터 프로그램 커맨드를 수신하면, 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하면, 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 프로세서(220)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 상태를 기입 완료 블록으로 설정하고, 다른 메모리 블록에 프로그램 하기 위한 프로그램 어드레스를 다시 생성하여 반도체 메모리 장치에 전송할 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면, 수신된 프로그램 커맨드에 따라 프로그램 동작을 수행할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the semiconductor memory device may perform a fail bit check operation before performing a program operation without receiving a read command for reading fail bits from the
본 발명의 다른 실시 예에서, 프로세서(220)는 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치(100)에 전송하고, 그 결과에 따라 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 프로세서(220)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키는 동작을 수행하고, 해당 메모리 블록의 상태를 베드 블록으로 설정할 수 있다. 프로세서(220)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면 페일 비트 체크 동작을 종료한다.In another embodiment of the present invention, when the program operation is completed, the
본 발명의 다른 실시 예에서 반도체 메모리 장치는 컨트롤러(200)로부터 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 수신하지 않고, 프로그램 동작 후에 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 프로세서(220)는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키는 동작을 수행하고, 해당 메모리 블록의 상태를 베드 블록으로 설정할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러(200)는 해당 메모리 블록을 소거하고 메모리 블록의 상태를 소거 상태로 설정할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 포함된 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면, 프로그램 동작을 종료할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the semiconductor memory device may perform a fail bit check operation after a program operation without receiving a read command for reading fail bits from the
다양한 실시 예에서, 프로세서(220)는 프로그램 커맨드를 전송하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치에 전송하여 페일 비트 체크 동작을 수행하고, 프로그램 동작을 수행한 뒤에 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들을 리드하기 위한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치에 전송하여 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다.In various embodiments, the
도 4는 도 1의 반도체 메모리 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the semiconductor memory device of FIG. 1 .
도 5는 도 4의 메모리 셀 어레이의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the memory cell array of FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 반도체 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(110) 및 주변 회로(120, peripheral circuit)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the
메모리 셀 어레이(110)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)을 포함한다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 행 라인들(RL)을 통해 어드레스 디코더(121)에 연결되고, 비트 라인들(BL1~BLm)을 통해 읽기 및 쓰기 회로(123)에 연결된다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 각각은 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 실시 예로서, 복수의 메모리 셀들은 불휘발성 메모리 셀들이다.The
도 5를 참조하면, 제 1 내지 제 z 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)에 공통 연결된다. 도 5에서, 설명의 편의를 위해 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 제 1 메모리 블록(BLK1)에 포함된 요소들이 도시되고, 나머지 메모리 블록들(BLK2~BLKz) 각각에 포함된 요소들은 생략된다. 나머지 메모리 블록들(BLK2~BLKz) 각각은 제 1 메모리 블록(BLK1)과 마찬가지로 구성됨이 이해될 것이다.Referring to FIG. 5 , the first to z-th memory blocks BLK1 to BLKz are connected in common to the first to m-th bit lines BL1 to BLm. In FIG. 5 , for convenience of explanation, elements included in a first memory block BLK1 among a plurality of memory blocks BLK1 to BLKz are shown, and elements included in each of the remaining memory blocks BLK2 to BLKz are shown. It is omitted. It will be understood that each of the remaining memory blocks BLK2 to BLKz is configured similarly to the first memory block BLK1.
메모리 블록(BLK1)은 복수의 셀 스트링들(CS1_1~CS1_m)을 포함한다. 제 1 내지 제 m 셀 스트링들(CS1_1~CS1_m)은 각각 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)에 연결된다.The memory block BLK1 includes a plurality of cell strings CS1_1 to CS1_m. The first to m th cell strings CS1_1 to CS1_m are connected to the first to m th bit lines BL1 to BLm, respectively.
제 1 내지 제 m 셀 스트링들(CS1_1~CS1_m) 각각은 드레인 선택 트랜지스터(DST), 직렬 연결된 복수의 메모리 셀들(MC1~MCn) 및 소스 선택 트랜지스터(SST)를 포함한다. 드레인 선택 트랜지스터(DST)는 드레인 선택 라인(DSL1)에 연결된다. 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 각각 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn)에 연결된다. 소스 선택 트랜지스터(SST)는 소스 선택 라인(SSL1)에 연결된다. 드레인 선택 트랜지스터(DST)의 드레인 측은 해당 비트 라인에 연결된다. 제 1 내지 제 m 셀 스트링들(CS1_1~CS1_m)의 드레인 선택 트랜지스터들은 각각 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)에 연결된다. 소스 선택 트랜지스터(SST)의 소스 측은 공통 소스 라인(CSL)에 연결된다. 실시 예로서, 공통 소스 라인(CSL)은 제 1 내지 제 z 메모리 블록들(BLK1~BLKz)에 공통 연결될 수 있다.Each of the first to m th cell strings CS1_1 to CS1_m includes a drain select transistor DST, a plurality of memory cells MC1 to MCn connected in series, and a source select transistor SST. The drain select transistor DST is connected to the drain select line DSL1. The first to n th memory cells MC1 to MCn are connected to the first to n th word lines WL1 to WLn, respectively. The source select transistor SST is connected to the source select line SSL1. The drain side of the drain select transistor DST is connected to the corresponding bit line. Drain select transistors of the first to m th cell strings CS1_1 to CS1_m are respectively connected to the first to m th bit lines BL1 to BLm. The source side of the source select transistor SST is connected to the common source line CSL. As an example embodiment, the common source line CSL may be commonly connected to the first to z-th memory blocks BLK1 to BLKz.
드레인 선택 라인(DSL1), 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn), 및 소스 선택 라인(SSL1)은 도 4의 행 라인들(RL)에 포함된다. 드레인 선택 라인(DSL1), 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn), 및 소스 선택 라인(SSL1)은 어드레스 디코더(121)에 의해 제어된다. 공통 소스 라인(CSL)은 제어 로직(125)에 의해 제어된다. 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)은 읽기 및 쓰기 회로(123)에 의해 제어된다.The drain select line DSL1, the first to n th word lines WL1 to WLn, and the source select line SSL1 are included in the row lines RL of FIG. 4 . The drain select line DSL1 , the first to n th word lines WL1 to WLn, and the source select line SSL1 are controlled by the
다시 도 4를 참조하면, 주변 회로(120)는 어드레스 디코더(121), 전압 발생기(122), 읽기 및 쓰기 회로(123), 데이터 입출력 회로(124), 제어 로직(125) 및 페일 비트 검출기(126)를 포함한다.Referring back to FIG. 4 , the
어드레스 디코더(121)는 행 라인들(RL)을 통해 메모리 셀 어레이(110)에 연결된다. 어드레스 디코더(121)는 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 동작할 수 있다. 어드레스 디코더(121)는 제어 로직(125)을 통해 어드레스(ADDR)를 수신한다. The
실시 예로서, 반도체 메모리 장치(100)의 프로그램 동작 및 읽기 동작은 페이지 단위로 수행된다. As an example embodiment, a program operation and a read operation of the
어드레스 디코더(120)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 블록 어드레스를 디코딩하도록 구성된다. 어드레스 디코더(120)는 디코딩된 블록 어드레스에 따라 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 하나의 메모리 블록을 선택한다.The
어드레스 디코더(120)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 행 어드레스를 디코딩하도록 구성된다. 어드레스 디코더(120)는 디코딩된 행 어드레스에 따라 선택된 메모리 블록의 하나의 워드 라인을 선택한다. 이에 따라 하나의 페이지가 선택된다.The
실시 예로서, 어드레스 디코더(120)는 어드레스 버퍼, 블록 디코더 및 행 디코더 등을 포함할 수 있다.As an embodiment, the
전압 발생기(122)는 반도체 메모리 장치(100)에 공급되는 외부 전원 전압을 이용하여 복수의 전압들을 발생하도록 구성된다. 전압 발생기(122)는 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 동작한다.The
실시 예로서, 전압 발생기(122)는 외부 전원 전압을 레귤레이팅하여 내부 전원 전압을 생성할 수 있다. 전압 발생기(122)에서 생성된 내부 전원 전압은 반도체 메모리 장치(100)의 동작 전압으로서 사용된다.As an example embodiment, the
실시 예로서, 전압 발생기(122)는 외부 전원 전압 또는 내부 전원 전압을 이용하여 복수의 전압들을 생성할 수 있다. 예를 들면, 전압 발생기(122)는 내부 전원 전압을 수신하는 복수의 펌핑 커패시터들을 포함하고, 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 복수의 펌핑 커패시터들을 선택적으로 활성화하여 복수의 전압들을 생성할 것이다. 생성된 복수의 전압들은 어드레스 디코더(121)에 의해 선택된 워드 라인들에 인가된다.As an example embodiment, the
프로그램 동작 시에, 전압 발생기(122)는 고전압의 프로그램 펄스 및 프로그램 펄스보다 낮은 패스 펄스를 생성할 것이다. 읽기 동작 시에, 전압 발생기(130)는 리드 전압 및 리드 전압보다 높은 패스 전압을 생성할 것이다. 소거 동작 시에, 전압 발생기(130)는 소거 전압을 생성할 것이다.During a program operation, the
읽기 및 쓰기 회로(123)는 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)을 포함한다. 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 각각 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)을 통해 메모리 셀 어레이(110)에 연결된다. 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 동작한다. The read and write
제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 데이터 입출력 회로(124)와 데이터를 통신한다. 프로그램 시에, 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 데이터 입출력 회로(124) 및 데이터 라인들(DL)을 통해 저장될 데이터(DATA)를 수신한다. The first to m th page buffers PB1 to PBm communicate data with the data input/
프로그램 동작 시, 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 선택된 워드 라인에 프로그램 펄스가 인가될 때, 저장될 데이터(DATA)를 데이터 입출력 회로(124)를 통해 수신한 데이터(DATA)를 비트 라인들(BL1~BLm)을 통해 선택된 메모리 셀들에 전달할 것이다. 전달된 데이터(DATA)에 따라 선택된 페이지의 메모리 셀들은 프로그램 된다. 프로그램 허용 전압(예를 들면, 접지 전압)이 인가되는 비트 라인과 연결된 메모리 셀은 상승된 문턱 전압을 가질 것이다. 프로그램 금지 전압(예를 들면, 전원 전압)이 인가되는 비트 라인과 연결된 메모리 셀의 문턱 전압은 유지될 것이다. 프로그램 검증 동작 시에, 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 선택된 메모리 셀들로부터 비트 라인들(BL1~BLm)을 통해 페이지 데이터를 읽는다.During the program operation, the first to m th page buffers PB1 to PBm receive data DATA to be stored through the data input/
프로그램 동작이 수행되면 메모리 셀들은 각각 문턱 전압을 기초로 구별되는 소거상태 및 제1 내지 제n 프로그램 상태(PV1~PVn) 중 어느 하나의 상태에 해당하는 문턱전압을 가질 수 있다.When the program operation is performed, each of the memory cells may have a threshold voltage corresponding to any one of an erase state and first to nth program states PV1 to PVn, which are distinguished based on the threshold voltage.
메모리 셀이 하나의 데이터 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC)인 경우에는 프로그램 동작의 수행에 따라 소거 상태 및 제1 프로그램 상태(PV1) 중 어느 하나의 상태를 가질 수 있다. 메모리 셀이 두 개의 데이터 비트들을 저장하는 멀티 레벨 셀(Multi Level Cell; MLC)인 경우에는 프로그램 동작의 수행에 따라 소거 상태 및 제1 내지 제3 프로그램 상태(PV1~PV3) 중 어느 하나의 프로그램 상태를 가질 수 있다. 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트들을 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)로 구성되는 경우에는 프로그램 동작의 수행에 따라 소거 상태 및 제1 내지 제7 프로그램 상태(PV1~PV7) 중 어느 하나의 프로그램 상태를 가질 수 있다. 실시 예에서, 메모리 셀은 네 개 또는 그 이상의 데이트 비트들을 저장할 수 있고 그에 따라 메모리 셀이 가질 수 있는 프로그램 상태는 증가할 수 있다.When a memory cell is a single level cell (SLC) storing one data bit, it may have one of an erase state and a first program state (PV1) according to the execution of a program operation. If the memory cell is a multi-level cell (MLC) storing two data bits, an erase state and any one of the first to third program states (PV1 to PV3) are programmed according to the program operation. can have When a memory cell is composed of a triple level cell (TLC) storing three data bits, an erase state and any one of the first to seventh program states (PV1 to PV7) are displayed according to the execution of a program operation. It can have program state. In an embodiment, a memory cell may store four or more data bits, and accordingly, a program state of the memory cell may increase.
읽기 동작 시, 어드레스 디코더(121)에 의해 선택된 워드라인에 리드 전압(Vread)이 인가될 수 있다. 선택된 워드라인에 인가되는 리드 전압은 메모리 셀이 저장하는 데이터 비트들의 수에 따라 결정되는 복수의 프로그램 상태들을 구분하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 예를 들면, 메모리 셀이 하나의 데이터 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC)인 경우에는 소거 상태 및 제1 프로그램 상태(PV1)를 구분하기 위한 제1 리드 전압(R1)이 인가될 수 있다. 메모리 셀이 두 개의 데이터 비트들을 저장하는 멀티 레벨 셀(Multi Level Cell; MLC)인 경우에는 소거 상태 및 제1 내지 제3 프로그램 상태(PV1~PV3)들을 각각 구분하기 위한 제1 내지 제3 리드 전압(R1~R3)이 순차적으로 인가될 수 있다. 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트들을 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)인 경우에는 소거 상태 및 제1 내지 제7 프로그램 상태(PV1~PV7)들을 각각 구분하기 위한 제1 내지 제7 리드 전압(R1~R7)이 순차적으로 인가될 수 있다. 선택된 워드 라인에 리드 전압이 인가되면, 읽기 및 쓰기 회로(123)는 선택된 페이지의 메모리 셀들로부터 비트 라인들(BL)을 통해 데이터(DATA)를 읽고, 읽어진 데이터(DATA)를 입출력 회로(124)로 출력한다.During a read operation, a read voltage Vread may be applied to a word line selected by the
소거 동작 시에, 읽기 및 쓰기 회로(123)는 비트 라인들(BL)을 플로팅(floating) 시킬 수 있다.During an erase operation, the read/
실시 예로서, 읽기 및 쓰기 회로(123)는 열 선택 회로를 포함할 수 있다.As an example embodiment, the read/
데이터 입출력 회로(124)는 데이터 라인들(DL)을 통해 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)에 연결된다. 데이터 입출력 회로(124)는 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 동작한다. 프로그램 시에, 데이터 입출력 회로(124)는 외부 컨트롤러(미도시)로부터 저장될 데이터(DATA)를 수신한다. 읽기 동작 시에 데이터 입출력 회로(124)는 읽기 및 쓰기 회로(123)으로부터 읽어진 데이터(DATA)를 수신하여 외부 컨트롤러로 출력한다.The data input/
제어 로직(125)은 어드레스 디코더(121), 전압 발생기(122), 읽기 및 쓰기 회로(123), 데이터 입출력 회로(124) 및 페일 비트 검출기(126)에 연결된다. 제어 로직(125)은 반도체 메모리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 로직(125)은 외부 컨트롤러로부터 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADDR)를 수신한다. 제어 로직(125)은 커맨드(CMD)에 응답하여 어드레스 디코더(121), 전압 발생기(122), 읽기 및 쓰기 회로(123), 데이터 입출력 회로(124) 및 페일 비트 검출기(126)를 제어할 수 있다. 제어 로직(125)은 어드레스(ADDR)를 어드레스 디코더(121)에 전달한다.The
페일 비트 검출기(126)는 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm) 및 제어 로직(125)에 연결된다. 페일 비트 검출기(126)는 제어 로직(125)의 제어에 응답하여 동작한다.The
본 발명의 실시 예에 따르면, 페일 비트 체크 동작 시 선택된 워드 라인에는 제1 페일 체크 전압 또는 제2 페일 체크 전압 중 어느 하나의 전압이 인가될 수 있다. 선택된 메모리 셀들로부터 읽어진 페이지 데이터는 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)에 임시 저장될 것이다. 제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 제어 로직(125)의 제어에 응답하여, 선택된 메모리 셀들에 포함된 페일 비트들을 검출할 수 있다. 제1 페일 체크 전압은 소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 제2 페일 체크 전압은 하나의 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트를 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)로 구성되는 경우 가장 마지막에 프로그램 된 논리 페이지를 리드하기 위한 전압일 수 있다. 실시 예에서 제2 페일 체크 전압은 최상위비트(Most Significant Bit, MSB)을 리드하기 위한 리드 전압일 수 있다. 실시 예에서, 제2 페일 체크 전압은 제1 리드 전압(R1)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, any one of a first fail check voltage and a second fail check voltage may be applied to a selected word line during a fail bit check operation. Page data read from the selected memory cells may be temporarily stored in the first to m th page buffers PB1 to PBm. The first to m th page buffers PB1 to PBm may detect fail bits included in the selected memory cells in response to control of the
제 1 내지 제 m 페이지 버퍼들(PB1~PBm)은 페이지 데이터의 데이터 비트들이 소거 상태의 데이터 비트들과 서로 일치하는지 여부를 나타내는 페일 비트들을 생성할 수 있다. 따라서, 페일 비트들은 선택된 메모리 셀들의 문턱전압이 소거 상태인지 여부를 나타낼 수 있다. 생성된 페일 비트들은 페일 비트 검출기(126)에 전달된다.The first to m th page buffers PB1 to PBm may generate fail bits indicating whether data bits of the page data match data bits in an erased state. Accordingly, the fail bits may indicate whether the threshold voltages of the selected memory cells are in an erase state. The generated fail bits are passed to the
페일 비트 검출기(126)는 페일 비트들의 수가 정해진 개수(제1 기준 값 또는 제2 기준 값)를 초과 하면 감지 신호(Detection Signal, DS)를 인에이블한다. 페일 비트 검출기(126)는 페일 비트들의 수가 기준 값보다 작거나 같을 때 감지 신호(DS)를 디스에이블한다. 감지 신호를 인에이블할지 여부를 판단할 때, 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트를 체크하는 경우에는 제1 기준 값이 사용되고, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트를 체크하는 경우에는 제2 기준 값이 사용될 수 있다. 실시 예에서, 제2 기준 값은 제1 기준 값보다 더 큰 값을 가질 수 있다.The
제어 로직(125)은 감지 신호(DS)가 디스에이블될 때, 프로그램 동작을 수행하도록 주변 회로(120)를 제어한다. 제어 로직(125)은 감지 신호(DS)가 인에이블 될 때, 선택된 페이지가 포함된 메모리 블록이 페일 블록임을 나타내는 페일 블록 검출 신호(SF)를 출력할 수 있다. The
도 6은 도 4의 메모리 셀 어레이의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.FIG. 6 illustrates another embodiment of the memory cell array of FIG. 4 .
도 6을 참조하면, 메모리 셀 어레이(110_2)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)을 포함한다. 도 5에서, 인식의 편의를 위해 제 1 메모리 블록(BLK1)의 내부 구성이 도시되고, 나머지 메모리 블록들(BLK2~BLKz)의 내부 구성은 생략되어 있다. 제 2 내지 제 z 메모리 블록들(BLK2~BLKz)도 제 1 메모리 블록(BLK1)과 마찬가지로 구성됨이 이해될 것이다.Referring to FIG. 6 , the memory cell array 110_2 includes a plurality of memory blocks BLK1 to BLKz. In FIG. 5 , for convenience of recognition, the internal configuration of the first memory block BLK1 is shown, and the internal configurations of the remaining memory blocks BLK2 to BLKz are omitted. It will be understood that the second to z-th memory blocks BLK2 to BLKz are configured similarly to the first memory block BLK1.
도 6을 참조하면 제 1 메모리 블록(BLK1)은 복수의 셀 스트링들(CS11~CS1m, CS21~CS2m)을 포함한다. 실시 예로서, 복수의 셀 스트링들(CS11~CS1m, CS21~CS2m) 각각은 'U'자형으로 형성될 수 있다. 제 1 메모리 블록(BLK1) 내에서, 행 방향(즉 +X 방향)으로 m개의 셀 스트링들이 배열된다. 도 6에서, 열 방향(즉 +Y 방향)으로 2개의 셀 스트링들이 배열되는 것으로 도시되었다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 열 방향으로 3개 이상의 셀 스트링들이 배열될 수 있음이 이해될 것이다.Referring to FIG. 6 , the first memory block BLK1 includes a plurality of cell strings CS11 to CS1m and CS21 to CS2m. As an embodiment, each of the plurality of cell strings CS11 to CS1m and CS21 to CS2m may be formed in a 'U' shape. Within the first memory block BLK1, m cell strings are arranged in a row direction (ie, +X direction). In FIG. 6 , it is illustrated that two cell strings are arranged in a column direction (ie, a +Y direction). However, this is for convenience of explanation, and it will be understood that three or more cell strings may be arranged in a column direction.
복수의 셀 스트링들(CS11~CS1m, CS21~CS2m) 각각은 적어도 하나의 소스 선택 트랜지스터(SST), 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn), 파이프 트랜지스터(PT), 그리고 적어도 하나의 드레인 선택 트랜지스터(DST)을 포함한다.Each of the plurality of cell strings CS11 to CS1m and CS21 to CS2m includes at least one source selection transistor SST, first to nth memory cells MC1 to MCn, a pipe transistor PT, and at least one drain. It includes a selection transistor (DST).
선택 트랜지스터들(SST, DST) 및 메모리 셀들(MC1~MCn) 각각은 유사한 구조를 가질 수 있다. 실시 예로서, 선택 트랜지스터들(SST, DST) 및 메모리 셀들(MC1~MCn) 각각은 채널층, 터널링 절연막, 전하 저장막 및 블로킹 절연막을 포함할 수 있다. 실시 예로서, 채널층을 제공하기 위한 필라(pillar)가 각 셀 스트링(each cell string)에 제공될 수 있다. 실시 예로서, 채널층, 터널링 절연막, 전하 저장막 및 블로킹 절연막 중 적어도 하나를 제공하기 위한 필라가 각 셀 스트링에 제공될 수 있다.Each of the selection transistors SST and DST and the memory cells MC1 to MCn may have a similar structure. As an embodiment, each of the selection transistors SST and DST and the memory cells MC1 to MCn may include a channel layer, a tunneling insulating layer, a charge storage layer, and a blocking insulating layer. As an embodiment, a pillar for providing a channel layer may be provided to each cell string. As an embodiment, a pillar for providing at least one of a channel layer, a tunneling insulating layer, a charge storage layer, and a blocking insulating layer may be provided in each cell string.
각 셀 스트링의 소스 선택 트랜지스터(SST)는 공통 소스 라인(CSL)과 메모리 셀들(MC1~MCp) 사이에 연결된다.The source select transistor SST of each cell string is connected between the common source line CSL and the memory cells MC1 to MCp.
실시 예로서, 동일한 행에 배열된 셀 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 행 방향으로 신장되는 소스 선택 라인에 연결되고, 상이한 행에 배열된 셀 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 상이한 소스 선택 라인들에 연결된다. 도 6에서, 제 1 행의 셀 스트링들(CS11~CS1m)의 소스 선택 트랜지스터들은 제 1 소스 선택 라인(SSL1)에 연결되어 있다. 제 2 행의 셀 스트링들(CS21~CS2m)의 소스 선택 트랜지스터들은 제 2 소스 선택 라인(SSL2)에 연결되어 있다.As an embodiment, source select transistors of cell strings arranged in the same row are connected to source select lines extending in a row direction, and source select transistors of cell strings arranged in different rows are connected to different source select lines. In FIG. 6 , the source select transistors of the cell strings CS11 to CS1m in the first row are connected to the first source select line SSL1. Source select transistors of the cell strings CS21 to CS2m in the second row are connected to the second source select line SSL2.
다른 실시 예로서, 셀 스트링들(CS11~CS1m, CS21~CS2m)의 소스 선택 트랜지스터들은 하나의 소스 선택 라인에 공통 연결될 수 있다.As another embodiment, the source select transistors of the cell strings CS11 to CS1m and CS21 to CS2m may be connected in common to one source select line.
각 셀 스트링의 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 소스 선택 트랜지스터(SST)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에 연결된다.The first to nth memory cells MC1 to MCn of each cell string are connected between the source select transistor SST and the drain select transistor DST.
제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 제 1 내지 제 p 메모리 셀들(MC1~MCp)과 제 p+1 내지 제 n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)로 구분될 수 있다. 제 1 내지 제 p 메모리 셀들(MC1~MCp)은 +Z 방향과 역방향으로 순차적으로 배열되며, 소스 선택 트랜지스터(SST)와 파이프 트랜지스터(PT) 사이에서 직렬 연결된다. 제 p+1 내지 제 n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)은 +Z 방향으로 순차적으로 배열되며, 파이프 트랜지스터(PT)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에서 직렬 연결된다. 제 1 내지 제 p 메모리 셀들(MC1~MCp)과 제 p+1 내지 제 n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)은 파이프 트랜지스터(PT)를 통해 연결된다. 각 셀 스트링의 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)의 게이트들은 각각 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn)에 연결된다.The first to nth memory cells MC1 to MCn may be divided into first to pth memory cells MC1 to MCp and p+1 to nth memory cells MCp+1 to MCn. The first to pth memory cells MC1 to MCp are sequentially arranged in the +Z direction and the reverse direction, and are connected in series between the source select transistor SST and the pipe transistor PT. The p+1th to nth memory cells MCp+1 to MCn are sequentially arranged in the +Z direction and connected in series between the pipe transistor PT and the drain select transistor DST. The first to pth memory cells MC1 to MCp and the p+1 to nth memory cells MCp+1 to MCn are connected through a pipe transistor PT. Gates of the first to n th memory cells MC1 to MCn of each cell string are connected to the first to n th word lines WL1 to WLn, respectively.
실시 예로서, 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn) 중 적어도 하나는 더미 메모리 셀로서 이용될 수 있다. 더미 메모리 셀이 제공되는 경우, 해당 셀 스트링의 전압 또는 전류는 안정적으로 제어될 수 있다. 이에 따라, 메모리 블록(BLK1)에 저장된 데이터의 신뢰성은 향상된다.As an example embodiment, at least one of the first to n th memory cells MC1 to MCn may be used as a dummy memory cell. When a dummy memory cell is provided, a voltage or current of a corresponding cell string can be stably controlled. Accordingly, reliability of data stored in the memory block BLK1 is improved.
각 셀 스트링의 파이프 트랜지스터(PT)의 게이트는 파이프 라인(PL)에 연결된다.The gate of the pipe transistor PT of each cell string is connected to the pipeline PL.
각 셀 스트링의 드레인 선택 트랜지스터(DST)은 해당 비트 라인과 메모리 셀들(MCp+1~MCn) 사이에 연결된다. 행 방향으로 배열되는 셀 스트링들은 행 방향으로 신장되는 드레인 선택 라인에 연결된다. 제 1 행의 셀 스트링들(CS11~CS1m)의 드레인 선택 트랜지스터들은 제 1 드레인 선택 라인(DSL1)에 연결된다. 제 2 행의 셀 스트링들(CS21~CS2m)의 드레인 선택 트랜지스터들은 제 2 드레인 선택 라인(DSL2)에 연결된다.The drain select transistor DST of each cell string is connected between a corresponding bit line and memory cells MCp+1 to MCn. The cell strings arranged in the row direction are connected to the drain select line extending in the row direction. Drain select transistors of the cell strings CS11 to CS1m in the first row are connected to the first drain select line DSL1. Drain select transistors of the cell strings CS21 to CS2m in the second row are connected to the second drain select line DSL2.
열 방향으로 배열되는 셀 스트링들은 열 방향으로 신장되는 비트 라인에 연결된다. 도 4에서, 제 1 열의 셀 스트링들(CS11, CS21)은 제 1 비트 라인(BL1)에 연결되어 있다. 제 m 열의 셀 스트링들(CS1m, CS2m)은 제 m 비트 라인(BLm)에 연결되어 있다.Cell strings arranged in the column direction are connected to bit lines extending in the column direction. In FIG. 4 , the cell strings CS11 and CS21 of the first column are connected to the first bit line BL1. The cell strings CS1m and CS2m of the mth column are connected to the mth bit line BLm.
행 방향으로 배열되는 셀 스트링들 내에서 동일한 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들은 하나의 페이지를 구성한다. 예를 들면, 제 1 행의 셀 스트링들(CS11~CS1m) 중 제 1 워드 라인(WL1)과 연결된 메모리 셀들은 하나의 페이지를 구성한다. 제 2 행의 셀 스트링들(CS21~CS2m) 중 제 1 워드 라인(WL1)과 연결된 메모리 셀들은 다른 하나의 페이지를 구성한다. 드레인 선택 라인들(DSL1, DSL2) 중 어느 하나가 선택됨으로써 하나의 행 방향으로 배열되는 셀 스트링들이 선택될 것이다. 워드 라인들(WL1~WLn) 중 어느 하나가 선택됨으로써 선택된 셀 스트링들 중 하나의 페이지가 선택될 것이다.Memory cells connected to the same word line in cell strings arranged in a row direction constitute one page. For example, among the cell strings CS11 to CS1m in the first row, memory cells connected to the first word line WL1 constitute one page. Among the cell strings CS21 to CS2m in the second row, memory cells connected to the first word line WL1 constitute another page. When one of the drain select lines DSL1 and DSL2 is selected, cell strings arranged in one row direction are selected. When one of the word lines WL1 to WLn is selected, one page of the selected cell strings is selected.
도 7은 도 4의 메모리 셀 어레이의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates another embodiment of the memory cell array of FIG. 4 .
도 7을 참조하면, 메모리 셀 어레이(110_3)는 복수의 메모리 블록들(BLK1'~BLKz')을 포함한다. 도 7에서, 인식의 편의를 위해 제 1 메모리 블록(BLK1')의 내부 구성이 도시되고, 나머지 메모리 블록들(BLK2'~BLKz')의 내부 구성은 생략되어 있다. 제 2 내지 제 z 메모리 블록들(BLK2'~BLKz')도 제 1 메모리 블록(BLK1')과 마찬가지로 구성됨이 이해될 것이다.Referring to FIG. 7 , the memory cell array 110_3 includes a plurality of memory blocks BLK1' to BLKz'. In FIG. 7 , for convenience of recognition, the internal configuration of the first memory block BLK1′ is shown, and the internal configurations of the remaining memory blocks BLK2′ to BLKz′ are omitted. It will be understood that the second to z-th memory blocks BLK2' to BLKz' are configured similarly to the first memory block BLK1'.
제 1 메모리 블록(BLK1')은 복수의 셀 스트링들(CS11'~CS1m', CS21'~CS2m')을 포함한다. 복수의 셀 스트링들(CS11'~CS1m', CS21'~CS2m') 각각은 +Z 방향을 따라 신장된다. 제 1 메모리 블록(BLK1') 내에서, +X 방향으로 m개의 셀 스트링들이 배열된다. 도 7에서, +Y 방향으로 2개의 셀 스트링들이 배열되는 것으로 도시되었다. 하지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 열 방향으로 3개 이상의 셀 스트링들이 배열될 수 있음이 이해될 것이다.The first memory block BLK1' includes a plurality of cell strings CS11' to CS1m' and CS21' to CS2m'. Each of the plurality of cell strings CS11' to CS1m' and CS21' to CS2m' extends along the +Z direction. Within the first memory block BLK1', m cell strings are arranged in the +X direction. In FIG. 7, it is shown that two cell strings are arranged in the +Y direction. However, this is for convenience of explanation, and it will be understood that three or more cell strings may be arranged in a column direction.
복수의 셀 스트링들(CS11'~CS1m', CS21'~CS2m') 각각은, 적어도 하나의 소스 선택 트랜지스터(SST), 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn), 그리고 적어도 하나의 드레인 선택 트랜지스터(DST)를 포함한다.Each of the plurality of cell strings CS11' to CS1m' and CS21' to CS2m' includes at least one source select transistor SST, first to nth memory cells MC1 to MCn, and at least one drain selector. It includes a transistor DST.
각 셀 스트링의 소스 선택 트랜지스터(SST)은 공통 소스 라인(CSL)과 메모리 셀들(MC1~MCn) 사이에 연결된다. 동일한 행에 배열된 셀 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 동일한 소스 선택 라인에 연결된다. 제 1 행에 배열된 셀 스트링들(CS11'~CS1m')의 소스 선택 트랜지스터들은 제 1 소스 선택 라인(SSL1)에 연결된다. 제 2 행에 배열된 셀 스트링들(CS21'~CS2m')의 소스 선택 트랜지스터들은 제 2 소스 선택 라인(SSL2)에 연결된다. 다른 실시 예로서, 셀 스트링들(CS11'~CS1m', CS21'~CS2m')의 소스 선택 트랜지스터들은 하나의 소스 선택 라인에 공통 연결될 수 있다.The source select transistor SST of each cell string is connected between the common source line CSL and the memory cells MC1 to MCn. Source select transistors of the cell strings arranged in the same row are connected to the same source select line. The source select transistors of the cell strings CS11' to CS1m' arranged in the first row are connected to the first source select line SSL1. The source select transistors of the cell strings CS21' to CS2m' arranged in the second row are connected to the second source select line SSL2. As another embodiment, the source select transistors of the cell strings CS11' to CS1m' and CS21' to CS2m' may be connected in common to one source select line.
각 셀 스트링의 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 소스 선택 트랜지스터(SST)과 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에서 직렬 연결된다. 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn)의 게이트들은 각각 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn)에 연결된다.The first to nth memory cells MC1 to MCn of each cell string are connected in series between the source select transistor SST and the drain select transistor DST. Gates of the first to n th memory cells MC1 to MCn are connected to the first to n th word lines WL1 to WLn, respectively.
실시 예로서, 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn) 중 적어도 하나는 더미 메모리 셀로서 이용될 수 있다. 더미 메모리 셀이 제공되는 경우, 해당 셀 스트링의 전압 또는 전류는 안정적으로 제어될 수 있다. 이에 따라 메모리 블록(BLK1')에 저장된 데이터의 신뢰성은 향상된다.As an example embodiment, at least one of the first to n th memory cells MC1 to MCn may be used as a dummy memory cell. When a dummy memory cell is provided, a voltage or current of a corresponding cell string can be stably controlled. Accordingly, reliability of data stored in the memory block BLK1' is improved.
각 셀 스트링의 드레인 선택 트랜지스터(DST)는 해당 비트 라인과 메모리 셀들(MC1~MCn) 사이에 연결된다. 행 방향으로 배열되는 셀 스트링들의 드레인 선택 트랜지스터들은 행 방향으로 신장되는 드레인 선택 라인에 연결된다. 제 1 행의 셀 스트링들(CS11'~CS1m')의 드레인 선택 트랜지스터들은 제 1 드레인 선택 라인(DSL1)에 연결된다. 제 2 행의 셀 스트링들(CS21'~CS2m')의 드레인 선택 트랜지스터들은 제 2 드레인 선택 라인(DSL2)에 연결된다.The drain select transistor DST of each cell string is connected between the corresponding bit line and the memory cells MC1 to MCn. Drain select transistors of the cell strings arranged in the row direction are connected to drain select lines extending in the row direction. Drain select transistors of the cell strings CS11' to CS1m' in the first row are connected to the first drain select line DSL1. Drain select transistors of the cell strings CS21' to CS2m' in the second row are connected to the second drain select line DSL2.
결과적으로, 각 셀 스트링에 파이프 트랜지스터(PT)가 제외된 것을 제외하면 도 7의 메모리 블록(BLK1')은 도 6의 메모리 블록(BLK1)과 유사한 등가 회로를 갖는다.As a result, the memory block BLK1' of FIG. 7 has an equivalent circuit similar to that of the memory block BLK1 of FIG. 6 except that the pipe transistor PT is excluded from each cell string.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨트롤러 동작을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a controller operation according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 801단계에서 컨트롤러는 호스트로부터 프로그램 요청을 수신한다. 컨트롤러는 호스트로부터 반도체 메모리 장치에 저장할 데이터와 논리 블록 어드레스를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 8 , in
803단계에서, 컨트롤러는 데이터를 저장하기 위한 커맨드인 프로그램 커맨드와 데이터를 저장할 물리 블록 어드레스인 프로그램 어드레스를 생성할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러는 반도체 메모리 장치에 포함된 복수의 메모리 블록들의 상태를 기초로 물리 블록 어드레스를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러는 프리 블록 또는 오픈 블록 중 어느 하나의 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 데이터를 저장하도록 프로그램 어드레스를 생성할 수 있다.In
805단계에서, 컨트롤러는 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러는 메모리 블록 관리부에 포함된 메모리 블록 정보를 기초로 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 메모리 블록 정보는 불량 메모리 블록들의 정보인 베드 블록 정보(bad block information), 데이터를 저장할 공간이 남아있는 메모리 블록들의 정보인 오픈 블록 정보(open block information), 데이터가 저장되지 않은 메모리 블록들의 정보인 프리 블록 정보(free block information) 및 데이터를 저장할 공간이 남아 있지 않은 메모리 블록들의 정보인 기입 완료 블록 정보(closed block information) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 판단한 결과, 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하지 않는 경우 807 단계로 진행하고, 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하는 경우 809 단계로 진행한다.In
807 단계에서, 컨트롤러는 803단계에서 생성한 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 반도체 메모리 장치로 전송할 수 있다. 805 단계에서 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하지 않으면 프로그램 어드레스가 프리 블록에 속할 것이다. 컨트롤러는 프리 블록에 대해서는 페일 비트 체크 동작의 수행 없이 프로그램 동작을 수행한다. In
809 단계에서, 프로그램 어드레스가 오픈 블록에 속하는 경우 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 페일 비트 체크 동작의 구체적인 수행 방법에 대해서는 후술하는 도 9에 대한 설명에서 보다 상세하게 설명한다.In
811 단계에서, 페일 비트 체크 동작이 패스이면, 해당 오픈 블록에 대해서 프로그램 동작을 수행한다. 811 단계에서 페일 비트 체크 동작이 페일이면, 해당 오픈 블록에 대해서는 프로그램 동작을 수행하지 아니하고, 새로운 프로그램 어드레스를 생성하기 위해 803 단계로 진행한다. 실시 예에서, 페일 비트 체크 동작에 페일한 오픈 블록은 기입 완료 상태로 설정할 수 있다. 이 때, 페일 비트 체크 동작에 페일한 오픈 블록의 데이터가 저장되지 않은 페이지들에 더미 데이터를 저장하는 프로그램 동작을 수행한 뒤, 기입 완료 상태로 설정할 수 있다.In
도 9는 도 8의 페일 비트 체크 동작을 설명하기 위한 순서도이다.9 is a flowchart for explaining the fail bit check operation of FIG. 8 .
도 9를 참조하면, 901 단계에서, 컨트롤러는 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지의 페일 비트를 검출할 수 있다. 컨트롤러는 페일 비트를 검출하기 위하여 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지를 리드 하기 위한 리드 커맨드를 생성하고, 생성된 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 9 , in
오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지는 도 8의 803단계에서 생성된 프로그램 어드레스에 대응하는 페이지들일 수 있다. 실시 예에서, 페일 비트를 검출하는 동작은 오픈 블록의 데이터가 저장되지 않은 페이지들 전부 또는 일부에 대해서 수행될 수 있다. 일부의 페이지들에 대해서 페일 비트를 검출하는 경우, 실시 예에서 일부의 페이지들은 드레인 선택 라인 또는 소스 선택 라인 중 어느 하나의 라인에 인접한 워드 라인에 대응하는 페이지들 중 적어도 하나의 페이지일 수 있다. At least one page included in the open block may be pages corresponding to the program address generated in
실시 예에 따르면, 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지를 리드하는 동작시 선택된 워드 라인에는 제1 페일 체크 전압이 인가될 수 있다. 여기서 제1 페일 체크 전압은 소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 컨트롤러는 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 대하여 제1 페일 체크 전압으로 리드 동작을 수행한 결과를 반도체 메모리 장치로부터 수신할 수 있다.According to an embodiment, during an operation of reading at least one page included in an open block, a first fail check voltage may be applied to a selected word line. Here, the first fail check voltage may have a voltage level for verifying a threshold voltage in an erase state. The controller may receive a result of performing a read operation with the first fail check voltage on at least one page to be programmed from the semiconductor memory device.
903 단계에서, 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 기준 값은 제1 기준 값이 사용될 수 있다. 제1 기준 값은 1키로바이트(1kB)당 몇 비트의 페일 비트를 가지는지를 나타낸다. 실시 예에서, 제1 기준 값은 1kB당 5개의 페일 비트를 나타낼 수 있다.In
903 단계에서 판단한 결과, 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 제1 기준 값을 초과하면 905 단계로 진행하여 페일 비트 체크 동작이 페일한 것으로 결정할 수 있다. 또는 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면 907 단계로 진행하여 페일 비트 체크 동작이 패스한 것으로 결정할 수 있다.As a result of the determination in
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로그램 동작을 설명하기 위한 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a program operation according to another embodiment of the present invention.
도 10의 실시 예는 프로그램 동작을 수행한 뒤 수행하는 페일 비트 체크 동작에 대한 것이다. 도 10을 참조하면, 1001단계에서, 컨트롤러는 프로그램된 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 프로그램 동작을 수행한 뒤 수행하는 페일 비트 체크 동작의 구체적인 설명은 후술하는 도 11에 대한 설명에서 보다 상세하게 설명한다.The embodiment of FIG. 10 relates to a fail bit check operation performed after performing a program operation. Referring to FIG. 10 , in
1003 단계에서, 페일 비트 체크 동작이 패스이면 컨트롤러는 페일 비트 체크 동작을 종료한다. 1003 단계에서 컨트롤러는, 페일 비트 체크 동작이 페일이면, 해당 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키기 위해 반도체 메모리 장치를 제어할 수 있다. 컨트롤러는 페일 비트 체크 동작이 페일된 메모리 블록의 데이터를 프리 블록에 저장하기 위해서 해당 메모리 블록의 데이터를 리드하는 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치로 전송할 수 있다. 이후에 컨트롤러는 리드된 데이터를 프리 블록에 저장하기 위해 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 반도체 메모리 장치로 전송할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러는 페일 비트 체크 동작이 페일된 메모리 블록을 소거하고 해당 메모리 블록을 소거 상태로 설정할 수 있다(미도시).In
도 11은 도 10의 페일 비트 체크 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating a fail bit check operation of FIG. 10 .
도 11을 참조하면, 1101단계에서, 컨트롤러는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 페일 비트를 검출할 수 있다. 컨트롤러는 페일 비트를 검출하기 위하여 프로그램 된 적어도 하나의 페이지를 리드 하기 위한 리드 커맨드를 생성하고, 생성된 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 11 , in
실시 예에서, 페일 비트를 검출하는 동작은 프로그램 동작이 완료된 뒤, 해당 프로그램 동작을 통해 프로그램 된 페이지들 전부 또는 일부에 대해서 수행될 수 있다. 컨트롤러는 일부의 페이지들에 대해서 페일 비트를 검출하는 경우, 해당 메모리 블록에서 가장 마지막에 프로그램 된 페이지의 페일 비트를 검출할 수 있다.In an embodiment, the operation of detecting the fail bit may be performed on all or some of the pages programmed through the corresponding program operation after the program operation is completed. When detecting the fail bit for some pages, the controller may detect the fail bit of the last programmed page in the corresponding memory block.
실시 예에 따르면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지를 리드하는 동작시 선택된 워드 라인에는 제2 페일 체크 전압이 인가될 수 있다. 제2 페일 체크 전압은 소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 또는 제2 페일 체크 전압은 하나의 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트를 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)로 구성되는 경우 가장 마지막에 프로그램 된 논리 페이지를 리드하기 위한 전압일 수 있다. 실시 예에서 제2 페일 체크 전압은 최상위비트(Most Significant Bit, MSB)을 리드하기 위한 리드 전압일 수 있다. 실시 예에서, 제2 페일 체크 전압은 제1 리드 전압(R1)일 수 있다. 컨트롤러는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대하여 제2 페일 체크 전압으로 리드 동작을 수행한 결과를 반도체 메모리 장치로부터 수신할 수 있다.According to an embodiment, during an operation of reading at least one programmed page, the second fail check voltage may be applied to a selected word line. The second fail check voltage may have a voltage level for verifying a threshold voltage in an erase state. Alternatively, the second fail check voltage may be a voltage for reading the last programmed logical page when one memory cell is composed of a triple level cell (TLC) storing three data bits. In an embodiment, the second fail check voltage may be a read voltage for reading a Most Significant Bit (MSB). In an embodiment, the second fail check voltage may be the first read voltage R1. The controller may receive a result of performing a read operation with the second fail check voltage on at least one programmed page from the semiconductor memory device.
1103 단계에서, 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 기준 값은 제2 기준 값이 사용될 수 있다. 제2 기준 값은 1키로바이트(1kB)당 몇 비트의 페일 비트를 가지는지를 나타낸다. 실시 예에서, 제2 기준 값은 1kB당 50개의 페일 비트를 나타낼 수 있다. 실시 예에서, 제2 기준 값은 프로그램 동작의 수행 전에 수행되는 페일 비트 체크 동작에서 사용되는 제1 기준 값보다 더 큰 값일 수 있다.In
1103 단계에서 판단한 결과, 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 제2 기준 값을 초과하면 1105 단계로 진행하여 페일 비트 체크 동작이 페일한 것으로 결정할 수 있다. 또는 컨트롤러는 검출된 페일 비트의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면 1107 단계로 진행하여 페일 비트 체크 동작이 패스한 것으로 결정할 수 있다.As a result of the determination in
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating an operation of a semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 12의 실시 예는 컨트롤러가 호스트의 프로그램 요청에 따라 프로그램 동작 전 페일 비트 체크 동작을 수행하는 도 9 내지 10의 실시 예와 달리, 컨트롤러는 프로그램 커맨드 및 어드레스를 전송하고, 반도체 메모리 장치가 프로그램 전압을 인가하는 프로그램 동작을 수행하기 전에 오픈 블록에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하는 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.Unlike the embodiments of FIGS. 9 and 10 in which the controller performs a fail bit check operation before a program operation according to the program request of the host, the embodiment of FIG. 12 transmits a program command and an address, and the semiconductor memory device operates at a program voltage. It is a diagram for explaining an embodiment of performing a fail bit check operation on an open block before performing a program operation for applying .
도 12를 참조하면, 반도체 메모리 장치는 1201 단계에서, 컨트롤러로부터 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 수신할 수 있다. 프로그램 어드레스는 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 블록들 중 어느 하나의 블록을 특정하고, 해당 메모리 블록 내에 포함된 적어도 하나의 페이지에 대응되는 물리 블록 어드레스일 수 있다.Referring to FIG. 12 , in
1203 단계에서, 반도체 메모리 장치는 프로그램 어드레스로부터 프로그램 할 적어도 하나의 페이지를 선택하고 프로그램 할 적어도 하나의 페이지의 페일 비트를 검출할 수 있다. 구체적으로 반도체 메모리 장치는 선택된 워드 라인에 제1 페일 체크 전압을 인가하여 프로그램 할 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드 할 수 있다. 제1 페일 체크 전압은 소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨을 가질 수 있다.In
1205 단계에서, 반도체 메모리 장치는 검출된 페일 비트 수가 제1 기준 값을 초과하는 지 여부를 판단할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 제1 페일 체크 전압으로 선택된 페이지를 리드하고, 그 결과로부터 검출된 페일 비트 수가 기준 값을 초과하는 지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과 검출된 페일 비트 수가 제1 기준 값을 초과하면, 1207 단계로 진행하고, 검출된 페일 비트 수가 제1 기준 값을 초과하지 않으면 1209 단계로 진행한다.In
1207 단계에서, 반도체 메모리 장치는 1201 단계에서 수신한 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스에 따라 프로그램 동작을 수행할 수 있다.In
1209 단계에서 반도체 메모리 장치는 선택된 페이지가 포함된 메모리 블록이 페일 블록임을 나타내는 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러로 출력할 수 있다.In
컨트롤러는 반도체 메모리 장치로부터 페일 블록 검출 신호를 수신하면, 프로그램 할 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 상태를 기입 완료 블록으로 설정하고, 다른 메모리 블록에 프로그램 하기 위한 프로그램 어드레스를 다시 생성하여 반도체 메모리 장치에 전송할 수 있다. 실시 예에서, 반도체 메모리 장치는 선택된 페이지가 속한 오픈 블록의 데이터가 저장되지 않은 페이지들에 더미 데이터를 저장할 수 있다(미도시).Upon receiving the fail block detection signal from the semiconductor memory device, the controller sets the state of a memory block including at least one page to be programmed as a written block, and regenerates a program address for programming another memory block to the semiconductor memory. can be transmitted to the device. In an embodiment, the semiconductor memory device may store dummy data in pages in which data of an open block to which the selected page belongs is not stored (not shown).
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 메모리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing an operation of a memory system according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
구체적으로, 도 13의 실시 예는 프로그램 동작을 수행하기 전에 프로그램 할 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하고, 프로그램 동작을 수행한 뒤에 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대해 페일 비트 체크 동작을 수행하는 메모리 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.Specifically, the embodiment of FIG. 13 performs a fail bit check operation on at least one page to be programmed before performing a program operation, and performs a fail bit check operation on at least one programmed page after performing a program operation. It is a diagram showing the operation of the memory system to be performed.
도 13에서 1301 단계 내지 1311 단계는 도 8을 참조하여 설명된 801 단계 내지 811 단계에 따라 수행될 수 있다. 실시 예에서 1305 단계 내지 1311단계는 도 12를 참조하여 설명된 1201 단계 내지 1209 단계에 따라 수행될 수 있다.
도 13에서 1313 단계 내지 1317 단계는 도 10을 참조하여 설명된 1001 단계 내지 1005 단계에 따라 수행될 수 있다.
실시 예에서 1313 단계 내지 1317 단계는 후술하는 설명에 따라 수행될 수 있다.In an embodiment, steps 1313 to 1317 may be performed according to the description below.
1313 단계에서, 반도체 메모리 장치는 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대해 페일 비트 체크 동작을 수행할 수 있다. 실시 예에서, 페일 비트를 검출하는 동작은 프로그램 동작이 완료된 뒤, 해당 프로그램 동작을 통해 프로그램 된 페이지들 전부 또는 일부에 대해서 수행될 수 있다. 반도체 메모리 장치는 일부의 페이지들에 대해서 페일 비트를 검출하는 경우, 해당 메모리 블록에서 가장 마지막에 프로그램 된 페이지의 페일 비트를 검출할 수 있다. In
실시 예에 따르면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지를 리드하는 동작시 선택된 워드 라인에는 제2 페일 체크 전압이 인가될 수 있다. 제2 페일 체크 전압은 소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 또는 제2 페일 체크 전압은 하나의 메모리 셀이 세 개의 데이터 비트를 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC)로 구성되는 경우 가장 마지막에 프로그램 된 논리 페이지를 리드하기 위한 전압일 수 있다. 실시 예에서 제2 페일 체크 전압은 최상위비트(Most Significant Bit, MSB)을 리드하기 위한 리드 전압일 수 있다. 실시 예에서, 제2 페일 체크 전압은 제1 리드 전압(R1)일 수 있다. According to an embodiment, during an operation of reading at least one programmed page, the second fail check voltage may be applied to a selected word line. The second fail check voltage may have a voltage level for verifying a threshold voltage in an erase state. Alternatively, the second fail check voltage may be a voltage for reading the last programmed logical page when one memory cell is composed of a triple level cell (TLC) storing three data bits. In an embodiment, the second fail check voltage may be a read voltage for reading a Most Significant Bit (MSB). In an embodiment, the second fail check voltage may be the first read voltage R1.
반도체 메모리 장치는 검출된 페일 비트의 수가 기준 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 기준 값은 제2 기준 값이 사용될 수 있다. 제2 기준 값은 1키로바이트(1kB)당 몇 비트의 페일 비트를 가지는지를 나타낸다. 실시 예에서, 제2 기준 값은 1kB당 50개의 페일 비트를 나타낼 수 있다. 실시 예에서, 제2 기준 값은 프로그램 동작의 수행 전에 수행되는 페일 비트 체크 동작에서 사용되는 제1 기준 값보다 더 큰 값일 수 있다.The semiconductor memory device may determine whether the number of detected fail bits exceeds a reference value. In this case, the second reference value may be used as the reference value. The second reference value indicates how many fail bits per 1 kilobyte (1 kB). In an embodiment, the second reference value may indicate 50 fail bits per 1 kB. In an embodiment, the second reference value may be greater than the first reference value used in the fail bit check operation performed before the program operation is performed.
반도체 메모리 장치는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하면 선택된 페이지가 포함된 메모리 블록이 페일 블록임을 나타내는 페일 블록 검출 신호를 컨트롤러로 출력할 수 있다.When the number of fail bits of at least one programmed page exceeds the second reference value, the semiconductor memory device may output a fail block detection signal indicating that a memory block including the selected page is a fail block to the controller.
컨트롤러는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 메모리 블록으로 이동시키는 동작을 수행하고, 해당 메모리 블록의 상태를 베드 블록으로 설정할 수 있다. 실시 예에서, 컨트롤러는 해당 메모리 블록을 소거하고 메모리 블록의 상태를 소거 상태로 설정할 수 있다. 반도체 메모리 장치는 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 페일 비트들의 수가 제2 기준 값을 초과하지 않으면, 동작을 종료한다.The controller may perform an operation of moving data stored in a memory block including at least one programmed page to another memory block, and set a state of the corresponding memory block as a bad block. In an embodiment, the controller may erase a corresponding memory block and set a state of the memory block to an erase state. The semiconductor memory device terminates the operation when the number of fail bits of at least one programmed page does not exceed the second reference value.
도 14는 도 1의 컨트롤러를 구현하기 위한 일 실시 예를 보여주는 블록도이다.14 is a block diagram showing an embodiment for implementing the controller of FIG. 1 .
도 14를 참조하면, 컨트롤러(1600)는 램(1610, Random Access Memory), 프로세싱 유닛(1620, processing unit), 호스트 인터페이스(1630, host interface), 메모리 인터페이스(1640, memory interface) 및 에러 정정 블록(1650)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the
프로세싱 유닛(1620)은 컨트롤러(1600)의 제반 동작을 제어한다. 램(1610)은 프로세싱 유닛(1620)의 동작 메모리, 반도체 메모리 장치 및 호스트 사이의 캐시 메모리, 그리고 반도체 장치 및 호스트 사이의 버퍼 메모리 중 적어도 하나로서 이용될 수 있다. 프로세싱 유닛(1620)은 펌웨어를 실행하여 도 3을 참조하여 설명된 프로세서(220)의 기능을 수행할 수 있다.The
호스트 인터페이스(1630)는 호스트 및 컨트롤러(1600) 사이의 데이터 교환을 수행하기 위한 프로토콜을 포함한다. 실시 예로서, 컨트롤러(1600)는 USB (Universal Serial Bus) 프로토콜, MMC (multimedia card) 프로토콜, PCI (peripheral component interconnection) 프로토콜, PCI-E (PCI-express) 프로토콜, ATA (Advanced Technology Attachment) 프로토콜, Serial-ATA 프로토콜, Parallel-ATA 프로토콜, SCSI (small computer system interface) 프로토콜, ESDI (enhanced small disk interface) 프로토콜, 그리고 IDE (Integrated Drive Electronics) 프로토콜, 사유(private) 프로토콜 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 호스트와 통신하도록 구성된다.The
메모리 인터페이스(1640)는 반도체 메모리 장치와 인터페이싱한다. The
에러 정정 블록(1650)은 에러 정정 코드를 이용하여 반도체 메모리 장치로부터 수신된 데이터를 디코딩할 것이다.The
도 15는 도 14의 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템의 응용 예를 보여주는 블록도이다.FIG. 15 is a block diagram illustrating an application example of a memory system including the controller of FIG. 14 .
도 15를 참조하면, 메모리 시스템(2000)은 반도체 메모리 장치(2100) 및 컨트롤러(2200)를 포함한다. 반도체 메모리 장치(2100)는 복수의 반도체 메모리 칩들을 포함한다. 복수의 반도체 메모리 칩들은 복수의 그룹들로 분할된다.Referring to FIG. 15 , a
도 15에서, 복수의 그룹들은 각각 제 1 내지 제 k 채널들(CH1~CHk)을 통해 컨트롤러(2200)와 통신하는 것으로 도시되어 있다. 각 반도체 메모리 칩은 도 4를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치(100)와 마찬가지로 구성되고, 동작할 것이다.In FIG. 15 , a plurality of groups are shown to communicate with the
각 그룹은 하나의 공통 채널을 통해 컨트롤러(2200)와 통신하도록 구성된다. 컨트롤러(2200)는 도 3을 참조하여 설명된 컨트롤러(200)와 마찬가지로 구성되고, 복수의 채널들(CH1~CHk)을 통해 반도체 메모리 장치(2100)의 복수의 메모리 칩들을 제어하도록 구성될 수 있다. 도 15에서, 하나의 채널에 복수의 반도체 메모리 칩들이 연결되는 것으로 설명되었다. 그러나, 하나의 채널에 하나의 반도체 메모리 칩이 연결되도록 메모리 시스템(2000)이 변형될 수 있음이 이해될 것이다.Each group is configured to communicate with the
컨트롤러(2200) 및 반도체 메모리 장치(2100)는 하나의 반도체 장치로 집적될 수 있다. 실시 예로서, 컨트롤러(2200) 및 반도체 메모리 장치(2100)는 하나의 반도체 장치로 집적되어, 메모리 카드를 구성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(2200) 및 반도체 메모리 장치(2100)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 PC 카드(PCMCIA, personal computer memory card international association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 것이다.The
컨트롤러(2200) 및 반도체 메모리 장치(2100)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 반도체 드라이브(SSD, Solid State Drive)를 구성할 수 있다. 메모리 시스템이 반도체 드라이브(SSD)로 이용되는 경우, 메모리 시스템(2000)에 연결된 호스트(Host)의 동작 속도는 획기적으로 개선된다.The
다른 예로서, 메모리 시스템(2000)은 컴퓨터, UMPC (Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA (Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), 3차원 수상기(3-dimensional television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등과 같은 전자 장치의 다양한 구성 요소들 중 하나로 제공된다.As another example, the
예시적인 실시 예로서, 반도체 메모리 장치(2100) 또는 메모리 시스템(2000)은 다양한 형태들의 패키지로 실장될 수 있다. 예를 들면, 반도체 메모리 장치(2100) 또는 메모리 시스템(2000)은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Small Outline integrated circuit (SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline Package(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 방식으로 패키지화되어 실장될 수 있다.As an exemplary embodiment, the
도 16은 도 15을 참조하여 설명된 메모리 시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.FIG. 16 is a block diagram illustrating a computing system including the memory system described with reference to FIG. 15 .
도 16을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(3000)은 중앙 처리 장치(3100), 램(3200, RAM, Random Access Memory), 사용자 인터페이스(3300), 전원(3400), 시스템 버스(3500), 그리고 메모리 시스템(2000)을 포함한다.Referring to FIG. 16, a
메모리 시스템(2000)은 시스템 버스(3500)를 통해, 중앙처리장치(3100), 램(3200), 사용자 인터페이스(3300), 그리고 전원(3400)에 전기적으로 연결된다. 사용자 인터페이스(3300)를 통해 제공되거나, 중앙 처리 장치(3100)에 의해서 처리된 데이터는 메모리 시스템(2000)에 저장된다.The
도 16에서, 반도체 메모리 장치(2100)는 컨트롤러(2200)를 통해 시스템 버스(3500)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 반도체 메모리 장치(2100)는 시스템 버스(3500)에 직접 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, 컨트롤러(2200)의 기능은 중앙 처리 장치(3100) 및 램(3200)에 의해 수행될 것이다.In FIG. 16 , the
도 16에서, 도 15를 참조하여 설명된 메모리 시스템(2000)이 제공되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 메모리 시스템(2000)은 도 1을 참조하여 설명된 메모리 시스템으로 대체될 수 있다. 실시 예로서, 컴퓨팅 시스템(3000)은 도 1 및 도 15를 참조하여 설명된 메모리 시스템들을 모두 포함하도록 구성될 수 있다.In FIG. 16, the
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art in the field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from these descriptions. this is possible
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
상술한 실시 예들에서, 모든 단계는 선택적으로 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한 각 실시 예에서 단계들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 명세서의 실시 예들은 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 명세서의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.In the above-described embodiments, all steps may be selectively performed or omitted. Also, the steps in each embodiment do not necessarily have to occur in order and can be reversed. On the other hand, the embodiments of the present specification disclosed in the present specification and drawings are only presented as specific examples to easily explain the technical content of the present specification and help understanding of the present specification, and are not intended to limit the scope of the present specification. That is, it is obvious to those skilled in the art that other modified examples based on the technical spirit of the present specification can be implemented.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope of the invention. It is obvious to those skilled in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 반도체 메모리 장치
110: 메모리 셀 어레이
120: 주변회로
200: 컨트롤러
270: 메모리 블록 관리부100: semiconductor memory device
110: memory cell array
120: peripheral circuit
200: controller
270: memory block management unit
Claims (19)
상기 복수의 메모리 블록들 중 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 단계;
상기 프로그램 어드레스에 대응하는 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트들의 개수가 제1 기준값 보다 작거나 같으면, 상기 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 상기 반도체 메모리 장치에 전송하는 단계;를 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.A method of operating a controller for controlling a semiconductor memory device including a plurality of memory blocks, comprising:
generating a program command and a program address for performing a program operation on at least one page included in an open block among the plurality of memory blocks;
reading data of at least one page corresponding to the program address; and
and transmitting the program command and program address to the semiconductor memory device when the number of fail bits included in the at least one page of data is less than or equal to a first reference value.
상기 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트들의 개수가 제1 기준 값을 초과하면, 상기 오픈 블록 이외의 메모리 블록에 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 단계;를 더 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.According to claim 1,
If the number of fail bits included in the data of the page exceeds a first reference value, generating a program command and a program address for performing a program operation on a memory block other than the open block; method.
상기 오픈 블록의 데이터가 저장되지 않은 적어도 하나의 페이지들에 더미 데이터를 프로그램 하는 단계; 및
상기 오픈 블록을 소거 상태로 설정하는 단계;를 더 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.According to claim 2,
programming dummy data in at least one page in which data of the open block is not stored; and
The method of operating a controller further comprising setting the open block to an erase state.
1키로바이트(1kB)당 기 설정된 페일 비트의 개수인 컨트롤러의 동작 방법.The method of claim 1, wherein the first reference value,
The operating method of the controller, which is the number of preset fail bits per 1 kilobyte (1 kB).
상기 오픈 블록의 드레인 선택 라인 또는 소스 선택 라인 중 어느 하나의 라인에 인접한 워드 라인에 대응되는 페이지인 컨트롤러의 동작 방법.The method of claim 1, wherein the at least one page,
A page corresponding to a word line adjacent to any one of the drain selection line and the source selection line of the open block.
상기 적어도 하나의 페이지에 대한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치에 전송하는 단계;
상기 반도체 메모리 장치로부터 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터를 제1 페일 체크 전압으로 리드한 데이터를 수신하는 단계;를 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.The method of claim 1, wherein the reading of data of the at least one page comprises:
transmitting a read command for the at least one page to a semiconductor memory device;
and receiving data obtained by reading the data of the at least one page with a first fail check voltage from the semiconductor memory device.
소거 상태의 문턱전압을 검증하는 전압 레벨인 컨트롤러의 동작 방법.7. The method of claim 6, wherein the first fail check voltage comprises:
The operating method of the controller, which is the voltage level that verifies the threshold voltage of the erased state.
상기 프로그램 커맨드에 따른 프로그램 동작이 완료되면, 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드 하는 단계; 및
상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 데이터를 상기 오픈 블록 이외의 메모리 블록에 이동하는 단계;를 더 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.According to claim 1,
reading data of at least one programmed page when the program operation according to the program command is completed; and
moving data of a memory block including the at least one programmed page to a memory block other than the open block when the number of fail bits included in the data of the at least one programmed page exceeds a second reference value; A method of operating a controller that further includes ;
상기 제1 기준 값보다 큰 값을 갖는 컨트롤러의 동작 방법.The method of claim 8, wherein the second reference value,
A method of operating a controller having a value greater than the first reference value.
상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 리드 커맨드를 반도체 메모리 장치에 전송하는 단계;
상기 반도체 메모리 장치로부터 상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 데이터를 제2 페일 체크 전압으로 리드한 데이터를 수신하는 단계;를 포함하는 컨트롤러의 동작 방법.9. The method of claim 8, wherein when a program operation according to the program command is completed, reading data of at least one programmed page comprises:
transmitting a read command for the at least one programmed page to a semiconductor memory device;
and receiving data obtained by reading data of the at least one programmed page as a second fail check voltage from the semiconductor memory device.
상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 포함된 메모리 셀들을 소거 상태와 프로그램 상태로 구분하기 위한 리드 전압인 컨트롤러의 동작 방법. 11. The method of claim 10, wherein the second fail check voltage comprises:
A read voltage for classifying memory cells included in the at least one programmed page into an erase state and a program state.
상기 오픈 블록에 포함된 복수의 페이지들 중 상기 프로그램 동작에서 마지막에 프로그램 된 페이지인 컨트롤러의 동작 방법.The method of claim 8, wherein the at least one programmed page,
A method of operating a controller that is a page programmed last in the program operation among a plurality of pages included in the open block.
상기 복수의 메모리 블록의 상태인 메모리 블록 상태 정보를 관리하는 메모리 블록 관리부; 및
상기 메모리 블록 상태 정보를 기초로 상기 복수의 메모리 블록 중 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지에 프로그램 동작을 수행하기 전에 상기 프로그램 동작을 수행할 페이지 중 적어도 하나의 페이지에 대한 페일 비트 체크 동작을 수행하고, 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트들의 개수가 제1 기준 값보다 작거나 같으면 상기 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 프로세서;를 포함하는 컨트롤러.A controller for controlling a semiconductor memory device including a plurality of memory blocks,
a memory block management unit managing memory block state information, which is a state of the plurality of memory blocks; and
Before performing a program operation on at least one page included in an open block among the plurality of memory blocks based on the memory block state information, a fail bit check operation is performed on at least one page among pages to be programmed. and a processor configured to generate a program command and a program address for performing the program operation when the number of fail bits included in the at least one page of data is less than or equal to a first reference value.
상기 오픈 블록에 포함된 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드하고, 상기 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트의 개수가 제1 기준 값을 초과하면, 상기 오픈 블록 이외의 메모리 블록에 프로그램 동작을 수행하는 프로그램 커맨드 및 프로그램 어드레스를 생성하는 컨트롤러.The method of claim 13, wherein the processor,
At least one page of data included in the open block is read, and if the number of fail bits included in the at least one page of data exceeds a first reference value, a program operation is performed on a memory block other than the open block. A controller that generates program commands and program addresses to execute.
상기 오픈 블록의 데이터가 저장되지 않은 적어도 하나의 페이지들에 더미 데이터를 프로그램 하고,
상기 메모리 블록 관리부는,
상기 오픈 블록을 소거 상태로 설정하는 컨트롤러.The method of claim 13, wherein the processor,
programming dummy data in at least one page in which data of the open block is not stored;
The memory block management unit,
A controller that sets the open block to an erase state.
상기 프로그램 동작에 따라 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 데이터를 리드하고, 상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지의 데이터에 포함된 페일 비트의 수가 제2 기준 값을 초과하면, 상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록의 데이터를 상기 오픈 블록 이외의 메모리 블록에 이동시키는 컨트롤러.The method of claim 14, wherein the processor,
If the data of at least one programmed page is read according to the program operation, and the number of fail bits included in the data of the at least one programmed page exceeds a second reference value, the at least one programmed page is included. A controller that moves the data of the opened memory block to a memory block other than the open block.
상기 제1 기준 값보다 큰 값을 갖는 컨트롤러.The method of claim 16, wherein the second reference value,
A controller having a value greater than the first reference value.
상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록을 소거하고,
상기 메모리 블록 관리부는,
상기 상기 프로그램 된 적어도 하나의 페이지가 포함된 메모리 블록을 프리 블록 상태로 설정하는 컨트롤러.The method of claim 16, wherein the processor,
erasing a memory block including at least one programmed page;
The memory block management unit,
A controller that sets a memory block including the at least one programmed page to a free block state.
상기 제1 페일 비트 체크 동작 결과에 따라 상기 프로그램 동작을 수행하는 단계;
상기 프로그램 동작에 따라 프로그램 된 적어도 하나의 페이지에 대한 제2 페일 비트 체크 동작을 수행하는 단계; 및
상기 제2 페일 비트 체크 동작 결과에 따라 상기 메모리 블록에 저장된 데이터를 상기 메모리 블록 이외의 메모리 블록에 저장하는 단계;를 포함하는 메모리 시스템의 동작 방법.performing a first fail bit check operation on at least one page included in a memory block to be programmed before performing a program operation;
performing the program operation according to a result of the first fail bit check operation;
performing a second fail bit check operation on at least one page programmed according to the program operation; and
and storing the data stored in the memory block in a memory block other than the memory block according to a result of the second fail bit check operation.
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